JP2001108108A

JP2001108108A - 二酸化炭素冷媒用シール材およびそれを用いた圧縮機、冷凍システム装置

Info

Publication number: JP2001108108A
Application number: JP29119299A
Authority: JP
Inventors: Fumitoshi Nishiwaki; 文俊西脇; Masaaki Suzuki; 正明鈴木; Noriho Okaza; 典穂岡座; Yuji Yoshida; 雄二吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】シール材に対して著しく溶解、浸透しやすいＣ
Ｏ₂冷媒に適した低リーク量かつ高信頼性の二酸化炭素
冷媒用シール材、およびそれを用いた圧縮機、冷凍シス
テム装置を提供することを目的とする。【解決手段】ポリテトラフルオロエチレン等の二酸化炭
素冷媒ガスに対する拡散係数が溶解係数より大きく、室
温における二酸化炭素冷媒ガスに対する浸透係数を０．
３８〜１．３６×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃ
ｍＨｇ）の範囲とするエラストマーをシール材とし、そ
のシール材を用いて圧縮機、冷凍システム装置を構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二酸化炭素を冷媒と
する冷凍冷蔵庫や空調機等に用いられる冷媒圧縮機およ
び冷凍空調システム装置のシール材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】冷凍空調用の電動圧縮機としては、圧縮
部がスクロール式、レシプロ式、ロータリー式、斜板
式、スクリュー式およびリニア式等のものがあり、いず
れの方式も家庭用、業務用、車載用の空調分野で使用さ
れている。また、冷凍空調システムに用いられる冷媒
は、オゾン層保護の地球環境の観点から、塩素を含まな
い代替冷媒であるハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）
系冷媒への変換が進められている。ここでは、スクロー
ル式の半密閉型圧縮機を例に取り従来の技術を説明す
る。空調用に使用されているスクロール圧縮機として
は、特開平６−３０７３５６号公報に開示されているも
のが知られている。

【０００３】図７に従来の半密閉型スクロール圧縮機の
縦断面図を示す。密閉容器１は、それぞれフランジ部を
有する上シェル1ａ、胴シェル１ｂ、下シェル１ｃ、お
よびスペーサ２２から構成される。前記上シェル1ａ、
胴シェル１ｂ、下シェル１ｃのフランジ部に設けたＯ−
リング溝内にＯ−リング２３を装着し、各フランジ部を
密着固定することにより、密閉容器１内部を外部から密
閉している。

【０００４】密閉容器１の内部には、固定スクロール２
ａと固定スクロール２ａに対して旋回運動する可動スク
ロール２ｂとを噛み合わせた圧縮機構部２と、可動スク
ロール２ｂを支えるスラスト軸受３、固定スクロール２
ａを支えるテイハネケース２５、スラスト軸受３を支承
する軸受部品４を上部に設けている。そして、可動スク
ロール２ｂの軸２ｃを、主軸５の端部のクランク部５ａ
に設けた穴部の偏心軸受６に挿入し、可動スクロール２
ｂを主軸５の回転運動により旋回運動させる。主軸５に
は電動機７の回転子７ａが取り付けられており、密閉容
器１に焼き嵌め固定された固定子７ｂとともに軸受部品
４の下部に配設されている。

【０００５】ジャーナル軸受８は軸受部品４に環状のブ
ッシュ材を圧入することにより形成されており、主軸５
に作用する径方向の力を支えている。密閉容器１の下方
底部には潤滑油９を貯溜する油だめ１０が設けられてい
る。また、密閉容器１の側部には冷媒ガスの吸入管１１
が設けられている。１５は固定スクロール２ａの上部に
設けられた吐出チャンバー、１６は密閉容器１の外へ圧
縮冷媒ガスを出す吐出管部である。そして、軸受部品
４、スペーサ２２、およびテイハネケース２５には貫通
孔（図示せず）を設け、軸受部品４の下部および吐出チ
ャンバー１５の上部を吸入側の冷媒ガス圧力が作用する
構成としている。

【０００６】前記軸受部品４にはジャーナル軸受８、偏
心軸受６、スラスト軸受３を潤滑、冷却した潤滑油９を
排出する油排出口１２が設けられている。主軸５には潤
滑油９を各軸受部、すなわちジャーナル軸受８、偏心軸
受６、スラスト軸受３へ供給する貫通穴１３を設け、か
つ主軸５の下端にはオイルポンプ１４を取り付け、潤滑
油９を吸い上げるようにしている。テイハネケース２５
と軸受部品４とはスペーサー２２をはさんでボルトで締
結されている。

【０００７】１９は停止時に可動スクロール２ｂが逆転
するのを防ぐための逆止弁、２４は逆止弁の動きを規制
する逆止弁ガイド、２０は可動スクロール２ｂを固定ス
クロール２ａに対して旋回運動させるための自転防止用
のオルダムリングである。

【０００８】次に上記機構からなる圧縮機構の作用を説
明する。低圧冷媒ガスは吸入管１１より戻り、圧縮機構
部２に吸入されるとともに、電動機７を冷却する。すな
わち、密閉容器１内には吸入側の冷媒ガス圧力が作用す
るが、Ｏ−リング２３により密閉容器１内の冷媒ガスが
外部にリークすることを防いでいる。固定スクロール２
ａに対して可動スクロール２ｂを自転しないように旋回
運動させることにより、固定スクロール２ａと可動スク
ロール２ｂとの間に形成された複数の圧縮空間が外側か
ら内側に向かって次第に縮小させられて圧縮が行われ
る。圧縮された冷媒ガスは高圧冷媒ガスとなり、一旦吐
出チャンバー１５へ入る。そして吐出管部１６より密閉
容器１外へ吐出され、再び低圧冷媒ガスを循環させ、周
知の圧縮サイクルを構成する。

【０００９】一方、オイルポンプ１４で吸い上げられた
潤滑油９は、主軸５の貫通穴１３の中を上昇し、偏心軸
受６、スラスト軸受３、ジャーナル軸受８を潤滑、冷却
して、油排出口１２から固定子７ｂ上部へ排出され、固
定子７ｂの切り欠き部（図示せず）を通って油だめ１０
に戻る潤滑サイクルを形成している。

【００１０】従来の業務用のスクロール圧縮機では、冷
媒としてハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系のＲ４
０７Ｃ冷媒を、冷凍機油としてポリオールエステル油を
用い、Ｏ−リング等のシール材にはアクリロニトリル−
ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）ゴムあるいは水素化アク
リロニトリル−ブタジエン共重合体（ＨＮＢＲ）ゴムを
用いていた。

【００１１】Ｏ−リング等のシール材を用いて冷媒が充
満した密閉容器内の高圧冷媒ガスをシールする場合、一
般に冷媒ガスはシール材の表面に溶解し、高圧面側（密
閉容器内部）から低圧面側（密閉容器外部）への拡散が
生じ、拡散した冷媒ガスは低圧側に蒸発することが知ら
れている。このプロセスは浸透プロセスあるいは透過プ
ロセスと呼ばれ、次のガス浸透方程式（数１）で表され
る。

【００１２】

【数１】（Ｖ／ｔ）＝Ｐ・Ａ・（ｐ１−ｐ２）／ｈここで、Ｖ／ｔは浸透速度、Ｐは浸透係数、Ａは面積、
ｈは厚さ、（ｐ１−ｐ２）は圧力差である。なお、浸透
係数Ｐは溶解係数Ｓと拡散係数Ｄの積として（数２）式
で表される。

【００１３】

【数２】Ｐ＝Ｓ・Ｄすなわち、浸透量は溶解係数Ｓが高く、拡散係数Ｄが高
いほど、多くなることが解る。

【００１４】Ｒ４０７Ｃ冷媒の主成分はＨＦＣ１３４ａ
冷媒であり、この冷媒の各種シール材に対する浸透係数
Ｐは低い値であることが知られている。例えば、ＨＦＣ
１３４ａ冷媒ガスに対してＮＢＲ材の室温における浸透
係数は約０．３８×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・
ｃｍＨｇ）である。したがって、ＮＢＲあるいはＨＮＢ
Ｒシール材を用いても、ＨＦＣ系冷媒に対して、冷媒ガ
スがシール材中を浸透する浸透量は少なかった。また、
ＮＢＲあるいはＨＮＢＲシール材は材料適合性にも優
れ、膨潤による体積増加率も低い材料であった。

【００１５】高圧雰囲気下でシール材中に溶解した大量
の冷媒ガスは、圧力が急激に低下すると、圧力低下とと
もに膨張し、シール材の空孔部に集まり、拡散係数が低
い場合には、臨界サイズまで成長した後、裂けてシール
の破裂を引き起こすことが知られている。この現象はＥ
ｘｐｌｏｓｉｖｅＤｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ（Ｅ
Ｄ）と呼ばれている。

【００１６】Ｒ４０７Ｃ冷媒を空調用途に用いる場合、
低圧式圧縮機の吸入圧すなわち密閉容器内の圧力は０．
５ＭＰａ程度であり、停止時（室温２４℃とすると）に
はおおよそ１．０ＭＰａ程度となる。したがって、たと
えＯＮ−ＯＦＦ運転を行ってもシール材に作用する圧力
変動は高々０．５ＭＰａ程度の小さな値であり、かつ、
ＮＢＲあるいはＨＮＢＲシール材の浸透係数は低い値で
あるため、ＥＤ現象が生じてシール材が破裂するような
ことはない。

【００１７】このように、ＨＦＣ系冷媒を用いた冷凍空
調システムのシール材にＮＢＲあるいはＨＮＢＲシール
材を用いても、冷媒ガスがシール材中を浸透する浸透量
は少なく、またＥＤ現象によりシール材が破裂するよう
なことはなかった。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】今後、地球環境、特に
地球温暖化防止の観点から、空調用冷媒を従来用いてき
たＨＦＣ冷媒から自然界にもともと存在する二酸化炭素
（ＣＯ₂）などの自然冷媒に切り替える必要がある。し
かしながら、ＣＯ₂冷媒は、従来のＨＦＣ系冷媒に比
べ、作動圧力が極めて高い。冷房標準条件の場合、Ｒ４
０７Ｃ冷媒では前述のように圧縮機吸入圧（低圧）が
０．５ＭＰａであるのに対し、ＣＯ₂冷媒では吸入圧
（低圧）が約５ＭＰａとなり、吐出圧（高圧）にいたっ
ては８〜１０ＭＰａにも達する。しかもＣＯ₂冷媒は、
従来のＨＦＣ系冷媒に比べ、シール材に対する溶解係数
が非常に高く、拡散係数も中程度であるため、著しく溶
解、浸透しやすい冷媒である。

【００１９】以上のことから、ＣＯ₂冷媒は急激な減圧
によるシール破壊現象すなわちＥＤ現象が特に起こりや
すい冷媒であった。このように、従来のＨＦＣ１３４ａ
冷媒に使用していたシール材をＣＯ₂冷媒に用いた場合
には、シール材を透過する冷媒ガスの漏れ量が著しく増
大するのみならず、運転条件による急激な圧力変動によ
りシール材が破裂していた。

【００２０】このため、安全性に問題があるのみなら
ず、システム中の冷媒が減少して冷凍効果が得られなく
なり、ＣＯ₂冷媒システムの信頼性を損ねていた。

【００２１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、ＣＯ₂冷媒に適した低リーク量かつ高信頼性の二酸
化炭素冷媒用シール材、およびそれを用いた圧縮機、冷
凍システム装置を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の本発明は、二酸化炭素冷媒ガスに対す
る拡散係数が溶解係数より大きいことを特徴とする二酸
化炭素冷媒用シール材である。

【００２３】請求項２記載の本発明は、二酸化炭素冷媒
ガスに対する室温における浸透係数が０．３８〜１．３
６×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）であ
る二酸化炭素冷媒用シール材である。

【００２４】請求項３記載の本発明は、ポリテトラフル
オロエチレン、テトラフルオロエチレン−プロピレン共
重合体、ポリエーテルエーテルケトンの何れかを主成分
とする二酸化炭素冷媒用シール材である。

【００２５】請求項４記載の本発明は、ポリイミド、ポ
リフェニレンサルファイド、カーボン、グラファイト、
ガラスファイバー、二硫化モリブデンの少なくとも何れ
かを充填材として添加した二酸化炭素冷媒用シール材で
ある。

【００２６】請求項５記載の本発明は、上述した二酸化
炭素冷媒用シール材を用いて構成したことを特徴とする
二酸化炭素冷媒用圧縮機である。

【００２７】請求項６記載の本発明は、圧縮機のシェル
内を低圧に保つ低圧式構造を有する二酸化炭素冷媒用圧
縮機である。

【００２８】請求項７記載の本発明は、２段階に圧縮す
る圧縮機のシェル内を低圧と高圧の中間圧に保つ二酸化
炭素冷媒用圧縮機である。

【００２９】請求項８記載の本発明は、圧縮形式がスク
ロール式、レシプロ式、ロータリー式、斜板式、スクリ
ュー式、リニア式の何れかである二酸化炭素冷媒用圧縮
機である。

【００３０】また、請求項９の本発明は、上述した二酸
化炭素冷媒用圧縮機を用いて構成したことを特徴とする
冷凍システム装置である。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００３２】本発明は、二酸化炭素（ＣＯ₂）冷媒用シ
ール材に、ＣＯ₂ガスに対する拡散係数が溶解係数より
大きな値を持つシール材を用いたものである。拡散係数
が溶解係数より大きいため、シール材の表面部に溶解し
たＣＯ₂ガスは容易に高圧側から低圧側に拡散する。し
たがって、運転条件による圧力変動が生じても、急激な
圧力減少によるＥＤ現象が生じることはない。また、室
温におけるＣＯ₂ガスに対するシール材の浸透係数を
０．３８〜１．３６×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ
・ｃｍＨｇ）としている。ＥＤ現象が起こらず、浸透係
数が小さくリーク量が少ないシール材を探索した結果、
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系材料で浸透
係数１．３６×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍ
Ｈｇ）であった。また、ＨＦＣ系冷媒に対して実用化さ
れているＮＢＲ材料のＨＦＣ１３４ａ冷媒ガスに対する
浸透係数が約０．３８×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・
ｓ・ｃｍＨｇ）であることから、実用上は室温における
浸透係数の範囲として０．３８〜１．３６×１０^-9ｃｍ
³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）が望ましい。

【００３３】シール材の材料としては、前記ポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系材料の他に、テトラフ
ルオロエチレン−プロピレン共重合体（ＦＥＰＭ）、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）材料などを用い
ても、拡散係数を溶解係数より大きく、かつ室温におけ
る浸透係数の範囲を０．３８〜１．３６×１０^-9ｃｍ ³
・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）とすることが可能で
ある。

【００３４】さらに、耐摩耗性を向上させるため、前記
材料を主成分として、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニ
レンサルファイド（ＰＰＳ）、カーボン、グラファイ
ト、ガラスファイバー、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）
などの充填材を添加した場合でも、同様に拡散係数が溶
解係数より大きく、かつ室温における浸透係数の範囲を
０．３８〜１．３６×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ
・ｃｍＨｇ）とすることが可能である。

【００３５】このような仕様のＣＯ₂ガス用シール材料
としたため、次に述べるような作用を生じる。

【００３６】発明者らは、上記の構成もしくは手段によ
って得られる新事実、作用を以下に述べる実験に基づき
確認した。

【００３７】ＣＯ₂冷媒を作動流体とする冷凍サイクル
を構成する圧縮機の密閉容器、バルブ、および背圧弁の
シール材として各種Ｏ−リング材料を用い、ＣＯ₂冷媒
との材料適合性を試験した。数百時間の冷凍サイクル運
転後、各構成要素を分解し、各種Ｏ−リング材料の観察
を行った。Ｏ−リング材料には、フッ素ゴム、パーフロ
ロエラストマー（商品名カルレッツ）、クロロプレンゴ
ム、およびＰＴＦＥを用いた。

【００３８】図１〜図４に上記材料適合性試験結果を示
す。それぞれ図１はフッ素ゴム、図２はパーフロロエラ
ストマー、図３はクロロプレンゴム、図４はＰＴＦＥの
試験結果を示す。フッ素ゴムおよびパーフロロエラスト
マーは、シール材が裂けてシールの破裂を引き起こし
た。クロロプレンゴムの場合には、表面上に多数の亀裂
が見られた。冷凍サイクルから取り外した直後のクロロ
プレンゴムのＯ−リングにはＣＯ₂ガスの膨張によりシ
ール材表面に気泡形成が生じて、その気泡が成長破裂
し、亀裂を形成する現象すなわちＥＤ現象を確認した。
一方、ＰＴＦＥの場合、シール材の変化は全くなかっ
た。

【００３９】ＰＴＦＥの拡散係数は溶解係数より大き
く、フッ素ゴムの溶解係数は拡散係数より大きいことが
知られている。パーフロロエラストマーおよびクロロプ
レンゴムの場合、フッ素ゴムと同様である。以上のこと
から、ＰＴＦＥのように拡散係数を溶解係数より大きく
することで、ＥＤ現象を防ぐことができることが解っ
た。そして、前述のように浸透係数の範囲を０．３８〜
１．３６×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨ
ｇ）とすることにより、ＥＤ現象を起こさない範囲でリ
ーク量を低減することができる。

【００４０】したがって、本発明の二酸化炭素冷媒用シ
ール材を採用することにより、浸透性の非常に高いＣＯ
₂冷媒を用いた場合でも、シール材を浸透するガス量を
低減するとともに、シール材破裂が生じない高信頼性の
シール材を実現することが可能となる。

【００４１】（実施の形態１）本発明の第１の実施の形
態における二酸化炭素冷媒用圧縮機の構成を、図７の従
来例を示した図を用いて説明する。図７に示した従来の
半密閉型スクロール圧縮機と、Ｏ−リング材料を除い
て、同一の構成である。したがって、従来例と同一の構
成および作用の説明は省くことにする。

【００４２】本実施の形態では、Ｏ−リング２３の材料
にＰＥＥＫ材を用いている。この材料の室温における浸
透係数は小さく０．８８×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²
・ｓ・ｃｍＨｇ）であり、その拡散係数は溶解係数より
大きな値である。このため、シール材を透過するＣＯ₂
冷媒ガス量は少なく、またシール材表面に溶解したＣＯ
₂冷媒ガスは容易に拡散するため、運転条件による圧力
変動が生じてもシール材中のＣＯ₂冷媒ガスの急膨張に
よるシール材の破裂現象が生じることはない。したがっ
て、シール材の浸透するガス量を低減するとともに、高
信頼性のシール材を実現することが可能となる。

【００４３】なお、本実施の形態では圧縮機を低圧構造
のスクロール圧縮機としたが、レシプロ式、ロータリー
式、斜板式、スクリュー式であっても同様の効果が得ら
れる。また、２段圧縮の圧縮機の場合には、リーク量を
低減させ、しかも圧縮機構成を容易にするため中間圧を
密閉容器内圧に採用することが望ましい。その場合に
も、同様の効果が得られることは言うまでもない。さら
に、シール材の材料として、前記ポリエーテルエーテル
ケトン（ＰＥＥＫ）系材料の他に、ポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）材料、テトラフルオロエチレン−
プロピレン共重合体（ＦＥＰＭ）などを用いても同様の
効果が得られる。

【００４４】（実施の形態２）以下、本発明の第２の実
施の形態について図面を参照しながら説明する。

【００４５】図５は本発明の第２の実施の形態における
二酸化炭素（ＣＯ₂）冷媒用圧縮機の縦断面図である。
本実施の形態では、ＣＯ₂対応カーエアコン用の開放型
スクロール圧縮機を示している。開放型圧縮機の場合、
密閉容器３０内に電動機などの駆動要素を備えず、密閉
容器３０の外部から主軸３１を介して圧縮機構部３２を
駆動する。ここで、密閉容器３０は上シェル３０ａ、下
シェル３０ｂ、および主軸３１から構成され、Ｏ−リン
グ３３および軸シール３４を用いて容器内部を密閉して
いる。圧縮機構に関しては図７に示した従来スクロール
圧縮機と同様である。圧縮機構部３２は固定スクロール
３２ａと固定スクロール３２ａに対して噛み合わされ旋
回運動する可動スクロール３２ｂから構成される。可動
スクロール３２ｂはスラスト軸受３５で支えられ、主軸
３１は径方向に転がり軸受３６で支えている。そして、
主軸３１の回転運動により、可動スクロール３２ｂを旋
回運動させる。密閉容器３０には冷媒ガスの吸入口３７
および吐出口３８を設けている。

【００４６】本実施の形態では、主軸３１の軸シール３
４にリップシールを用い、その材料にはＰＴＦＥ材中に
耐摩耗性を向上させるためポリイミド（ＰＩ）樹脂粉末
を添加したもの採用した。また、上シェル３０ａと下シ
ェル３０ｂ間のシールにはＰＥＥＫ材のＯ−リングを採
用した。軸シール３４のＰＴＦＥ材の室温における浸透
係数は１．３６×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃ
ｍＨｇ）であり、その拡散係数は溶解係数より大きな値
である。また、Ｏ−リング３３に用いたＰＥＥＫ材の室
温における浸透係数は０．８８×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／
（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）であり、同様にその拡散係数
は溶解係数より大きな値であった。

【００４７】次に上記構成からなる圧縮機構の作用を説
明する。低圧ＣＯ₂冷媒ガスは吸入口３７から密閉容器
３０内に吸入され、圧縮機構部３２に流入する。固定ス
クロール３２ａに対して可動スクロール３２ｂを旋回運
動させることにより、固定スクロール３２ａと可動スク
ロール３２ｂとで形成された複数の圧縮空間が外側から
内側に向かって次第に縮小させられ圧縮が行われる。圧
縮されたＣＯ₂冷媒ガスは高圧となり、吐出口３８から
密閉容器３０外に吐出される。

【００４８】本実施の形態では、ＣＯ₂冷媒ガスのシー
ル材に室温における浸透係数の範囲が０．８８〜１．３
６×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）のＰ
ＴＦＥ材およびＰＥＥＫ材を用いたため、シール材を透
過するＣＯ₂冷媒ガス量を低減することが可能となる。
また、このシール材料は拡散係数が溶解係数より大きな
値であるため、運転条件による圧力変動が生じてもシー
ル在中のＣＯ₂冷媒ガスの急膨張によるシール材の破裂
現象が生じることはない。さらに、軸シール３４のＰＴ
ＦＥシール材中にポリイミド（ＰＩ）樹脂粉末を充填し
たため、主軸３１の回転摺動による軸シールの耐摩耗特
性を向上させることが可能となり、長期信頼性の確保が
できる。

【００４９】なお、本実施の形態では圧縮機を低圧構造
のスクロール圧縮機としたが、レシプロ式、ロータリー
式、斜板式、スクリュー式であっても同様の効果が得ら
れる。さらに、シール材の材料として、テトラフルオロ
エチレン−プロピレン共重合体（ＦＥＰＭ）材料などを
用いても同様の効果が得られる。

【００５０】（実施の形態３）以下、本発明の第３の実
施の形態について図面を参照しながら説明する。

【００５１】図６は本発明の第３の実施の形態における
二酸化炭素冷媒用冷凍システム装置に用いる配管継手の
縦断面図である。二酸化炭素冷媒用の配管継手は、ボデ
イ４０、グランド４１、メスナット４２およびＯ−リン
グ４３から構成し、ボデイ４０、グランド４１は配管４
２と溶接している。この構成とすることにより、接続が
素早く、容易にでき、軸方向のクリアランスも必要とし
ない。

【００５２】Ｏ−リング４３の材料にはＰＥＥＫ材を用
いている。この材料の室温におけるＣＯ₂ガスに対する
浸透係数は小さく０．８８×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ／（ｃ
ｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）であり、その拡散係数は溶解係数
より大きな値である。このため、シール材を透過するＣ
Ｏ₂冷媒ガス量は少なく、またシール材表面に溶解した
ＣＯ₂冷媒ガスは容易に拡散するため、運転条件による
圧力変動が生じてもシール材中のＣＯ₂冷媒ガスの急膨
張によるシール材の破裂現象が生じることはない。した
がって、シール材の浸透するガス量を低減するととも
に、高信頼性のシール材を実現することが可能となる。

【００５３】本発明の二酸化炭素冷媒用冷凍システム装
置は、実施の形態１の二酸化炭素冷媒用圧縮機と、ガス
クーラー、膨張弁、エバポレータ、レシーバ、配管等を
上記二酸化炭素冷媒用の配管継手を用いて接続しシステ
ム構成したものである。したがって、著しく溶解、浸透
しやすい二酸化炭素を冷媒に用いた場合でも、冷凍シス
テムからの冷媒のリーク量を低減できるとともに信頼性
の高いシステムを実現することが可能となる。

【００５４】なお、本実施の形態ではメスナットを締め
付けることによりシールする継手を用いたが、Ｐｕｓｈ
Ｆｉｔタイプの継手であっても同様の効果が得られる
ことは言うまでもない。

【００５５】また、シール材の材料として、前記ポリエ
ーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）系材料の他に、ポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料、テトラフル
オロエチレン−プロピレン共重合体（ＦＥＰＭ）などを
用いても同様の効果が得られる。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、著しく溶解、浸透しやすい二酸化炭素を冷媒に
用いた場合でも、シール材からのリーク量を低減させる
ことが可能となり、また運転条件による急激な圧力変動
によりシール材が破裂することがなくなるため、安全
性、信頼性の高い低リーク量のシール材、およびそのシ
ール材を用いた圧縮機、配管継手および冷凍システムを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】材料適合性試験結果（フッ素ゴム）を表す図

【図２】材料適合性試験結果（パーフロロエラストマ
ー）を表す図

【図３】材料適合性試験結果（クロロプレンゴム）を表
す図

【図４】材料適合性試験結果（ＰＴＦＥ）を表す図

【図５】本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素
冷媒用圧縮機の縦断面

【図６】本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素
冷媒用冷凍システム装置に用いる配管継手の縦断面図

【図７】従来の半密閉型スクロール圧縮機の縦断面図

【符号の説明】

３０密閉容器３０ａ上シェル３０ｂ下シェル３１主軸３２圧縮機構部３２ａ固定スクロール３２ｂ可動スクロール２３、３３、４３Ｏ−リング３４軸シール

フロントページの続き (72)発明者岡座典穂大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者吉田雄二大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AA03 AA05 AB03 AC03 AD03 BC00 CD00 3H029 AA02 AA03 AA14 AB03 BB16 BB44 CC19 3J040 AA01 AA13 CA01 EA15 EA17 FA01 FA06 FA07 FA11 FA13 HA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二酸化炭素冷媒ガスに対する拡散係数が
溶解係数より大きいことを特徴とする二酸化炭素冷媒用
シール材。
【請求項２】二酸化炭素冷媒ガスに対する室温におけ
る浸透係数が０．３８〜１．３６×１０^-9ｃｍ³・ｃｍ
／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）である請求項１記載の二酸
化炭素冷媒用シール材。
【請求項３】ポリテトラフルオロエチレン、テトラフ
ルオロエチレン−プロピレン共重合体、ポリエーテルエ
ーテルケトンの何れかを主成分とする二酸化炭素冷媒用
シール材。
【請求項４】ポリイミド、ポリフェニレンサルファイ
ド、カーボン、グラファイト、ガラスファイバー、二硫
化モリブデンの少なくとも何れかを充填材として添加し
た請求項３記載の二酸化炭素冷媒用シール材。
【請求項５】請求項１〜４記載の二酸化炭素冷媒用シ
ール材を、シール用部材として用いたことを特徴とする
二酸化炭素冷媒用圧縮機。
【請求項６】圧縮機のシェル内を低圧に保つ低圧式構
造を有する請求項５記載の二酸化炭素冷媒用圧縮機。
【請求項７】２段階に圧縮する圧縮機のシェル内を低
圧と高圧の中間圧に保つ請求項５記載の二酸化炭素冷媒
用圧縮機。
【請求項８】圧縮形式がスクロール式、レシプロ式、
ロータリー式、斜板式、スクリュー式、リニア式の何れ
かである請求項５〜７のいずれかに記載の二酸化炭素冷
媒用圧縮機。
【請求項９】請求項５〜８のいずれかに記載の二酸化
炭素冷媒用圧縮機を、圧縮機として用いたことを特徴と
する冷凍システム装置。